【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 油煙機(jī)會(huì)自己開(kāi)始工作，當(dāng)其濃度低于該設(shè)定值時(shí)，抽油煙機(jī)會(huì)自動(dòng)停止工作。并且電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度是可以調(diào)節(jié)的，單片機(jī)根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行分析，在油煙和煤氣超過(guò)使電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的濃度時(shí)，濃度越高電機(jī)轉(zhuǎn)速越快，但當(dāng)其濃度越來(lái)越高，超過(guò)設(shè)定最高值時(shí)，當(dāng)然超過(guò)這個(gè)值后很可能會(huì)慢慢對(duì)人體造成傷害，所以這個(gè)時(shí)候單片機(jī)根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)分析判斷，一邊使電機(jī)以最快的速度工作將油煙和煤氣迅速抽走，一邊啟動(dòng)報(bào)警電路，對(duì)在場(chǎng)人員發(fā)出警告，并啟示我們迅速采取措施。本設(shè)計(jì)還通過(guò)看門狗實(shí)現(xiàn)了定時(shí)的作用，可以通過(guò)人為設(shè)置抽油煙的時(shí)間，從而達(dá)到抽油煙智能化的目的。這個(gè)設(shè)計(jì)不僅可以智能化抽油煙，而且可以通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)人為操作控制抽油煙，這個(gè)時(shí)候它和普通的抽油煙機(jī)沒(méi)什么區(qū)別，普通抽油煙機(jī)的使用方法同樣適用于它。但不管是在通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化操作情況下，還是人為運(yùn)作下，當(dāng)出現(xiàn)煤氣泄漏的情況時(shí)，抽油煙機(jī)都會(huì)自己?jiǎn)?dòng)工作，并同時(shí)使報(bào)警電路啟動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)防止因煤氣泄漏而造成的中毒事件發(fā)生。在保證室內(nèi)環(huán)境和安全的情況下，本設(shè)計(jì)同時(shí)也保證了室外大自然的環(huán)境，因?yàn)樵诔橛蜔煓C(jī)工作時(shí)，所抽出的有害油煙和氣體都會(huì)進(jìn)入到本設(shè)計(jì)油煙凈化系統(tǒng)，從凈化系統(tǒng)出來(lái)的氣體都會(huì)達(dá)到基本正常標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到環(huán)保的目的，實(shí)現(xiàn)人與大自然和諧相處。 在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，最終方案的選擇必定要與實(shí)際情況聯(lián)系在一起，從多方面考慮該設(shè)計(jì)的可行性，我們不能僅僅考慮設(shè)計(jì)的先進(jìn)性，再先進(jìn)的設(shè)計(jì)如果無(wú)法與現(xiàn)實(shí)接軌，那也是一個(gè)失敗的設(shè)計(jì)，所以我們要綜合考慮，尋找相對(duì)最佳的答案?；诜至⒃某橛蜔煓C(jī)通過(guò)純粹的硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制，所以電路結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，將會(huì)使用到很多集成IC，不僅功能實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常麻煩，而且其電路的穩(wěn)定性也不太好。基于AT89S51微處理器的抽油煙機(jī)所采用的控制方式是硬件和軟件相結(jié)合的方式，電路比較簡(jiǎn)單，所用到的集成IC也會(huì)相對(duì)較少，功能比較完善，穩(wěn)定性也較高。基于AT89S52微處理器的抽油煙機(jī)具備上述方案二的所有優(yōu)點(diǎn)，它所采用的控制芯片AT89S52是AT89S51的增強(qiáng)型，該單片機(jī)計(jì)算功能很強(qiáng)，程序編程也十分自由，靈活性好，所以能夠通過(guò)編寫程序代碼實(shí)現(xiàn)各種功能控制和算法。該單片機(jī)在大多領(lǐng)域都應(yīng)用十分寬廣，因?yàn)樗哂邢墓β市　⒐?jié)省空間、技術(shù)穩(wěn)定和劃算等優(yōu)勢(shì)。該設(shè)計(jì)通過(guò)溫度傳感器和氣敏性傳感器來(lái)檢測(cè)溫度和煙霧濃度，傳感器將檢測(cè)的信號(hào)變?yōu)殡娏骰螂妷盒盘?hào)，最后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)傳下去而且該設(shè)計(jì)添加了油煙凈化系統(tǒng)，符合生態(tài)文明理念。經(jīng)過(guò)上述的方案比較和綜合各方面因素考慮后，本設(shè)計(jì)最后采用方案三。 系統(tǒng)各模塊方案選擇和論證 溫度檢測(cè)模塊方案論證方案一：使用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，信息從單線接口輸入DS18B20或者從DS18B20輸出，所以從控制核心AT89S52單片機(jī)到溫度傳感器DS18B20只需要連接一條線。讀寫與完成溫度轉(zhuǎn)換的電源能夠由數(shù)據(jù)線自身提供，所以可以不用外部電源。電路十分簡(jiǎn)單，所需成本比較低，精度也很高，但編程相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn)，轉(zhuǎn)換速度也不是很快。方案二：使用AD590溫度傳感器，它是電流輸出型的兩端溫度傳感器。該傳感器是根據(jù)PN結(jié)構(gòu)正向電流和溫度的關(guān)系制作而成，能夠把溫度轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，電流大小隨著熱力學(xué)溫度升高而增大，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器后將信號(hào)傳送入單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)分析后讀出。AD590溫度傳感器的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快，精度很高，編程也簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是必須與高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器配合使用，而且校準(zhǔn)十分麻煩，成本較高，電路也比較復(fù)雜。在監(jiān)測(cè)點(diǎn)較多且監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距離超過(guò)10米的情況下，使用AD590溫度傳感器更加簡(jiǎn)便。方案三：使用Pt100鉑熱電阻測(cè)溫。鉑電阻溫度傳感器是利用電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器，測(cè)溫電路有橋式測(cè)溫電路和恒流源式測(cè)溫電路，橋式測(cè)溫電路利用電橋平衡原理輸出一個(gè)mV級(jí)的電壓差信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器的放大后送入ADC轉(zhuǎn)換電路；恒流源測(cè)溫電路則需要提供一個(gè)1mA左右的穩(wěn)定電流，其原理和橋式測(cè)溫電路基本相同，都要采集鉑熱電阻兩端的電壓差信號(hào)。測(cè)溫范圍可在200℃～650℃之間變化，測(cè)量精度在177?！妗?77?！嬷g變化。受Pt100鉑熱電阻本身非線性度的限制，它對(duì)硬件和軟件設(shè)計(jì)的要求就非常高，在一定程度上增加了設(shè)計(jì)的難度，在精度要求不高的場(chǎng)合很少用這種模擬溫度傳感器。綜合上述方案比較和結(jié)合實(shí)際中各方面因素的考慮，我們選擇方案一。 氣體檢測(cè)模塊方案論證方案一：采用NIS09離子傳感器，其內(nèi)部使用了極其少量的放射性物質(zhì)镅241。但由于該傳感器自身被金屬制成的電極所包圍,所以不會(huì)將放射能泄漏到外界。NIS09離子傳感器適用于各種對(duì)靈敏度要求較高的煙霧探測(cè)器和火災(zāi)報(bào)警器等，其工作最大電壓為24V,主要會(huì)在報(bào)警系統(tǒng)中使用。方案二：采用MQ2煙霧傳感器，它的電阻值會(huì)隨著氣體的種類和濃度變化而發(fā)生變化，適用于液化石油氣、甲烷、丙烷、丁烷、氫氣、酒精和煙霧等的探測(cè)。MQ2具有價(jià)格低廉，壽命長(zhǎng)，使用既容易又方便，而且易于買到手等許多優(yōu)點(diǎn)，把相關(guān)電路焊接好便可進(jìn)行油煙和煤氣濃度的檢測(cè)，輸出的模擬信號(hào)電壓為05伏。氣敏性傳感器將檢測(cè)的信號(hào)變換為電信號(hào)。再通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)輸出，這樣使單片機(jī)更加易于控制該系統(tǒng)。方案三：采用MQ5可燃?xì)怏w傳感器，它對(duì)可燃?xì)怏w濃度具有廣闊的探測(cè)范圍，具有高靈敏度、壽命長(zhǎng)、低成本和快速響應(yīng)恢復(fù)的特性，能夠用于家庭以及工廠的氣體泄漏監(jiān)測(cè)裝置方面， 適用于液化石油氣、甲烷、丙烷、丁烷、人工煤氣等的探測(cè)。當(dāng)該傳感器處于有可燃?xì)怏w存在的環(huán)境中，它的電導(dǎo)率與可燃?xì)怏w濃度成正比變化，只需要一個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電路便可將電導(dǎo)率變化轉(zhuǎn)化為和氣體濃度變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。綜合上述方案比較和結(jié)合實(shí)際中各方面因素的考慮，我們可選擇方案二或者方案三，本設(shè)計(jì)采用方案二。 油煙凈化模塊方案論證方案一：采用慣性分離法，它是通過(guò)使流動(dòng)方向發(fā)生改變而使油煙中的油滴排煙管發(fā)生慣性碰撞，從而使油滴從氣體中被分離出去。這種方法具有操作維護(hù)簡(jiǎn)便，設(shè)備簡(jiǎn)單，耗能低等優(yōu)點(diǎn)，但是它的凈化效率低，適用于對(duì)凈化效率要求不高的場(chǎng)合，一般會(huì)與其他方法結(jié)合使用。方案二：采用過(guò)濾法，它的原理是當(dāng)油煙氣流經(jīng)過(guò)過(guò)濾層時(shí)，油煙顆粒會(huì)被過(guò)濾出來(lái)。一般的過(guò)濾法具有投資較少，機(jī)構(gòu)和流程比較簡(jiǎn)單，工作狀態(tài)下穩(wěn)定可靠；它的缺點(diǎn)是當(dāng)使用一段時(shí)間后，過(guò)濾效果會(huì)變差很多，因?yàn)橛蜔燁w粒粘性很強(qiáng)，極易阻塞，過(guò)濾層會(huì)越來(lái)越臟，不易清洗，過(guò)濾層中濾網(wǎng)是不能夠重復(fù)使用的，所以定期更換濾網(wǎng)大大增加了運(yùn)行成本，使用過(guò)的濾網(wǎng)還有可能帶來(lái)二次污染。方案三：采用靜電法，它是利用帶電粒子同極性相排斥，異極性相吸引的原理，利用陰極在高壓電場(chǎng)區(qū)中發(fā)射電子，通過(guò)電場(chǎng)使油煙顆粒帶上電荷，在電場(chǎng)力作用下，這些帶電油煙顆粒會(huì)聚集到陽(yáng)極電極。這種設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)是在電源方面，兩極板間距離和電壓都對(duì)凈化效率有影響。該方法的優(yōu)點(diǎn)是凈化效率高，不會(huì)占太多面積，耗能低，但是造價(jià)很高，還不能夠除去氣態(tài)的污染物，集油板不易清洗，維護(hù)工作量很大。方案四：采用濕式處理法，它的原理是使油煙通過(guò)吸收液，從而使污染物從氣相轉(zhuǎn)換為液相。如果僅僅用水噴淋，效果不太明顯，所以需要向水中投入一些化學(xué)試劑，使污染物從氣相變?yōu)橐合?。該方法的?yōu)點(diǎn)是凈化效果較好，特別是對(duì)氣態(tài)污染物，且易于維護(hù)，占地面積相對(duì)不大，但是其投資高，阻力大，能耗高，對(duì)于洗手液的處理很可能造成二次污染。方案五：采用旋流式凈化法，與其它的油煙凈化設(shè)備相比較，旋流式油煙凈化設(shè)備改進(jìn)最大的地方就是使用了旋流器，它能夠產(chǎn)生高速旋流，利用流體動(dòng)力學(xué)原理，讓油煙、廢氣、異味吸排更加徹底，凈化效率也大大提高了，旋流器作為一種分離設(shè)備，由于它有結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，安裝十分方便，設(shè)備制造成本較低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，又易于清洗，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，在安裝方面也十分節(jié)省空間，不存在有碰頭或者滴油的擔(dān)心等諸多優(yōu)點(diǎn)，在化工、采礦、環(huán)保、能源等很多工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。綜合上述方案比較和結(jié)合實(shí)際中各方面因素的考慮，本設(shè)計(jì)采用方案五。油煙凈化系統(tǒng)主要由四部分組成，分別是風(fēng)機(jī)和風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、油煙凈化設(shè)備、油煙初級(jí)發(fā)生器。電氣控制裝置可以通過(guò)采集從檢測(cè)裝置和油煙凈化設(shè)備中獲得的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的操作和控制。我們?cè)O(shè)置采樣點(diǎn)完全是出于系統(tǒng)的需要，油煙凈化系統(tǒng)的主要目的就是凈化油煙，所以它的最重要的裝置就是它的油煙凈化設(shè)備，目前的油煙凈化設(shè)備只能是減少油煙中的有害成分，并不能完全凈化油煙，但是經(jīng)過(guò)凈化設(shè)備排出的油煙已經(jīng)對(duì)環(huán)境危害很小了，從而達(dá)到凈化的目的，由于目前的技術(shù)問(wèn)題，我們還不能將油煙完全凈化，所以對(duì)于油煙凈化設(shè)備進(jìn)一步的研究并加以改進(jìn)也是十分必要的。為了達(dá)到減少對(duì)空氣所造成的污染，實(shí)現(xiàn)凈化油煙的目的，我們通?？梢酝ㄟ^(guò)控制風(fēng)機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)油煙的排出流量。如下圖所示是油煙凈化系統(tǒng)的原理圖。 油煙凈化系統(tǒng)的原理圖檢測(cè)裝置主要是通過(guò)對(duì)油煙壓力和流量的檢測(cè)并經(jīng)過(guò)判斷分析，從而控制風(fēng)機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)油煙排出的流量大小來(lái)達(dá)到凈化目的。如果油煙流速太慢的話，那么油煙排出很可能會(huì)不通暢；如果油煙流速太快的話，那么油煙管道阻力又會(huì)過(guò)大，從而會(huì)使系統(tǒng)的噪音和能量消耗過(guò)高。所以油煙流速最好讓它在一定范圍內(nèi)，這樣